有明海海域における⽔質・底質と底⽣⽣物の分布特性

(1)

有明海海域における⽔質・底質と底⽣⽣物の分布特性

－物理・化学及び

⽣態学的視点からの研究－

2011 年 3 ⽉

熊本⼤学⼤学院⾃然科学研究科

園⽥吉弘

(2)

第１章序論・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 1 １．１研究の背景・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 1 １．２既往の研究・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3 １．３研究目的と研究課題の設定・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 7 １．４本論文の構成・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 9 参考文献・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 10

第２章有明海における生物生息環境の変遷と地域特性の把握・・・・・・・ 11 ２．１緒言・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 11 ２．２有明海の自然環境・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 11 ２．３生物生息環境の変遷・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 14 ２．４環境悪化の分布特性による海域区分・・・・・・・・・・・・・・ 41 参考文献・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 43

第３章使用データと解析方法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 44 ３．１緒言・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 44 ３．２使用データ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 45 ３．３解析方法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 57 参考文献・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 60

第４章水質環境の変動と赤潮発生の増大との関連性の検討・・・・・・・・ 61 ４．１緒言・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 61 ４．２研究の方法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 63 ４．３有明海の水質環境特性・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 64 ４．４赤潮の発生が増大する年代及び赤潮発生の経年変化・・・・・・・ 68 ４．５赤潮増大前後における水質環境特性・・・・・・・・・・・・・・ 70 ４．６有明海の汚濁負荷・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 73 ４．７まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 74 参考文献・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 76

第５章底質環境と底生生物分布との関連性の検討・・・・・・・・・・・・ 77

－湾口海域を除く有明海海域－

５．１緒言・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 77

５．２研究の方法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 78

５．３底質環境特性による海域区分・・・・・・・・・・・・・・・・・ 82

５．４海域区分の分布特性・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 87

５．５海域区分の細区分・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 89

５．６細区分別の底生生物分布特性・・・・・・・・・・・・・・・・・ 93

５．７細区分別の出現優占種・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・103

５．８まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・104

参考文献・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・107

(3)

第６章底質環境と底生生物分布との関連性の検討－有明海湾奥海域－・・・108 ６．１緒言・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・108 ６．２研究の方法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・108 ６．３底質環境特性による海域区分・・・・・・・・・・・・・・・・・111 ６．４海域区分における底質環境特性の経年変動・・・・・・・・・・・114 ６．５海域区分別の底生生物分布特性・・・・・・・・・・・・・・・・120 ６．６調査地点のデータによる底生生物分布特性・・・・・・・・・・・123 ６．７まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・136 参考文献・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・139

第７章浮泥分布及び浮泥と底生生物分布との関連性の検討・・・・・・・・140 ７．１緒言・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・140 ７．２研究の方法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・140 ７．３浮泥厚の分布特性・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・142 ７．４浮泥成分と赤潮との関連性・・・・・・・・・・・・・・・・・・153 ７．５浮泥と底生生物分布との関連性・・・・・・・・・・・・・・・・159 ７．６まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・160 参考文献・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・162 第８章結論・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・163 謝辞・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・174

付録

沿岸漁業者アンケート用紙（第２章）

海域環境の変化の聞き取り図（第２章）

浅海定線調査データ（第４章）

赤潮データ（第４章）

底質調査データ（第５章）

底生生物調査データ（第５章）

底質調査データ（第６章）

底生生物調査データ（第６章）

浮泥厚データ（第７章）

(4)

第１章序論

1.1 研究の背景

有明海は閉鎖性が極めて高い内湾であり，周辺に多くの都市部や農村地域を抱え，本来陸域から輸送される種々の物質負荷により富栄養化や汚染が進行しやすい海域である．このような海域の自然環境は，気象や海象など自然の物理・化学的作用の影響の下で，生態系及び人為的行為などの複雑な要素が互いに関連し，その微妙なバランスにより独特の環境が形成されている．

近年，有明海では，生物生息場として重要な干潟や干潮域の縮小・消滅，海底の泥質化や浮泥の堆積，底質中の有機物・硫化物の増加，海水底層部の貧酸素化，赤潮の頻発など，

海域環境が悪化している．また，タイラギやアサリ等の二枚貝の減少，底生生物の減少など，生物生産力も低下している．図 1.1 は，既往知見に基づき，有明海の環境悪化要因の関連の概要を示したものである．近年における赤潮の増加は植物プランクトン由来の有機物の沈降・堆積により底質中の有機物を増加させるとともに，有機物分解の過程で多量の酸素を消費して底質環境の嫌気化を引き起こし，アサリなどの二枚貝や底生生物の死滅や減少の原因となる．アサリ等の二枚貝や底生生物の減少は，懸濁物の除去能力，海域の浄化能力を低下させ，赤潮増加要因の一つになる．このように，環境悪化要因は連鎖して密接に関連し，さらに，干潟，藻場の消滅・減少，潮流の減少，河川供給土砂量の減少などの要因も影響し，環境悪化の負のスパイラルに陥っていると言える．

環境悪化要因の相互の関係を単純化し因果連鎖の形で表すと図 1.2 のようになる．この図に示されるように，有明海の環境悪化は物理・化学・生物系の要因が複雑な因果連鎖を形成している．したがって，環境悪化の原因分析と再生方策については，海域全体の物理・

化学的環境と生物生産過程を視野に入れた総合的取り組みが必要であるが，有明海においては個別事象の解明・検討に関する研究に比べ，総合的視点からの研究が進んでいないのが現状であり，原因分析に関わる科学的知見の蓄積が有明海研究の課題の一つとなっている．さらに原因分析に関わる科学的知見は，有明海の再生策の根拠として不可欠である．

本研究は，有明海における生物生息環境悪化の変遷と環境悪化要因の地域的な分布を調べるとともに，物理・化学・生物系の要因の関連性からの視点で環境悪化の原因分析の科学的知見を取得し，さらに再生策の策定の根拠となる生物生息環境の変動特性の把握とその評価方法の開発・検討を目的とした．

干潟，藻場など生物生息場の消滅・減少

二枚貝、その他底生生物の減少

赤潮の増加

潮流の減少潮位差の減少河川供給土砂量の減少

エイの食害

過剰漁獲

干拓・埋立

砂利採取・ダム堆砂ノリ網、人工構造物の設置

潮位上昇浮泥の沈降・堆積

底質の泥化

有機物・硫化物の増加

底層の貧酸素化底質環境の悪化

水温上昇透明度上昇水質環境の変化と悪化

富栄養化成層化

①

図 1.1 有明海の環境悪化要因の連関図（環境省¹⁾，園田ほか²⁾により作成）

(5)

赤潮の発生回数底生生物の賦存量底質中の有機物量

栄養塩濃度

潮流の流速底質中の

硫化物量

浮泥量

水温

透明度貧酸素水塊

の発生回数

溶存酸素濃度

赤潮ループ底質ループ

貧酸素水塊ループ浮泥ループ底生生物ループ

潮流ループ含泥率

干拓，埋立，ノリ網人工構造物

河川供給土砂量

汚濁負荷量

藻場，干潟面積

図 1.2 有明海の環境悪化要因の因果連鎖要因の変化が他の要因について同方向の変化を生じさせる場合を正（＋）で表し，要因の変化が他の要因について逆方向の変化を生じさせる場合を負（－）で表している．

2

(6)

1.2 既存の研究

(1) 環境悪化の原因・要因の関連性に関する既存の研究

有明海の環境問題に関して，有明海における平成

12

年度のノリの不作や近年の底生生物の減少，八代海における赤潮による漁業被害等の課題に対応し，有明海及び八代海を豊かな海として再生することを目的とする「有明海及び八代海を再生するための特別措置に関する法律（以下「特別措置法」という．）」が平成

14

年

11

月

29

日に公布・施行され，

この特別措置法に基づき，「有明海・八代海総合調査評価委員会

³⁾

」（以下「委員会」という．）が環境省に設置された．

委員会では，有明海及び八代海地域に則した既往の研究論文，調査報告書等を

，表 1.1

の基準により分類し，

表 1.2

の基準により評価している．委員会では，これらの既往知見等を踏まえて，生物・水産資源に係る有明海の環境問題として，有用二枚貝の減少，魚類等及びベントスの減少，ノリ養殖（不作），魚類等の減少を挙げ，これらの環境問題に関連する可能性が指摘されている原因・要因を，

図 1.3

及び表 1.3 に示すように取りまとめている．

表 1.1 既往の研究論文，調査報告書等の分類基準⁴⁾ 分類基準

①干潟と海域環境との関係

②潮流、潮汐等と海域の環境との関係

③海域に流入する水の汚濁負荷量と海域の環境との関係

④海域に流入する河川の流況と海域の環境との関係

⑤土砂の採取と海域の環境との関係

⑥赤潮、貧酸素水塊等の発生機構

⑦海域の環境と水産資源との関係

⑧その他（水質，底質，化学物質・感染症，生物）

表 1.2 既往の研究論文，調査報告書等の評価区分と評価基準⁴⁾ 評価区分評価基準

1.【最も参考となるもの】科学的／合理的な根拠に基づき，有明海の環境・水産資源の長期的／

短期的な変化の原因を定量的または定性的に明らかにしているもの 2．【1 に次いで参考となる

もの】

科学的／合理的な根拠に基づき，有明海及び八代海の環境・水産資源の長期的／短期的な変化の状況・程度を定量的または定性的に明らかにしているもの

3.【その他参考となるもの】科学的／合理的な根拠に基づき，有明海及び八代海の環境・水産資源の状況を定量的に明らかにしているもの（モニタリングの結果等）

4．上記 1～3 に該当しないもの

・有明海の環境･水産資源等を対象としていないもの

・有明海の環境･水産資源等を対象としているものの，主眼が測定技術や予測手法の開発等におかれているもの，対象とする年代が大正時代以前の古いもの等

(7)

図 1.3

の相関図には，定量的に明らかなもの，定性的に明らかもの，可能性は指摘されているものの根拠となるデータ等が明確でないものが混在している．

すなわち，図

1.3

及び表 1.3 に示すように，要因間の関連性について，

B

＋（有明海での既往知見や他海域の事例から問題点の長期的な変動要因になる可能性が高いもの）で示されるものは極めて少なく，大部分が

B（長期的データの不足または有明海・八代海総合

調査評価委員会での指摘により，現時点では直接的な相関関係の有無が判断できないもの）及び

C

（問題点との経年的・直接的な相関関係が認められないもの，または有明海・

八代海総合調査評価委員会での指摘により重要でないと考えられるもの）である．

従来から指摘されている有明海の環境問題に関連する要因間の大部分の相関関係については，既往の調査研究結果，文献，報告等の検討結果並びに委員会の指摘によれば，現時点では定性，定量の両面で科学的知見が不足している状況にある．

B+

B B

B+

B

B B

B+

B

C

B+

B C

B

B B B B

B B

B

B B

B

B+

B,C

B B

B

C

B

C B+

B ：長期的データの不足または有明海・八代海総合調査評価委員会での指摘により，現時点では直接的な相関関係の有無が判断できないもの

B+：Bのうち，有明海での既往知見や他海域の事例から問題点の長期的な変動要因になる可能性が高いもの.

C ：問題点との経年的・直接的な相関関係が認められないもの，または有明海・八代海総合調査評価委員会での指摘により重要でないと考えられるもの.

（注：赤四角で囲まれた項目は，気象，海象の影響の「日照、風・降雨（台風）」の影響を受ける項目を示す）

図 1.3 有明海の環境問題と原因・要因との関連の可能性²⁾

4

(8)

表 1.3 有明海の環境問題とその原因・要因との関連性^5),6)

有明海における問題点直接的影響を及ぼす原因・要因直接的な相関関係潮流の低下、潮位差の減少、平均潮位の上昇 B

赤潮の発生件数の増加・大規模化 B

底質の泥化 B＋

底質中の有機物・硫化物の増加 B

貧酸素水塊の発生 B

ナルトビエイによる食害 B

スナモグリ B

漁獲圧 B

化学物質（干潟のマンガン濃度） B

潮流の低下、潮位差の減少、平均潮位の上昇 B

底質の泥化 B＋

ナルトビエイによる食害 B

漁獲圧 B

化学物質（干潟マンガン濃度） B

河川からの土砂供給の減少 B＋

潮位差の減少、平均潮位の上昇 C

潮流の低下 B

栄養塩の流入，有機物の流入 B

ノリの生産活動（酸処理，施肥） C

赤潮の発生件数の増加・大規模化 B＋

貧酸素水塊の発生 B＋

ベントスの減少 B

底質の泥化 B

水温の上昇 C

干潟・藻場の減少 B

潮流の低下、潮位差の減少、平均潮位の上昇 B

海底地形の変化 B

赤潮の発生件数の増加・大規模化 B

底質の泥化 B

外来種の影響 B

漁獲圧 B

化学物質 B

水温の上昇 B

栄養塩の流入・有機物の流入 B

透明度の上昇 B

干潟・藻場の減少 B

潮流の低下、潮位差の減少、平均潮位の上昇 C

二枚貝の減少 B

ベントスの減少 B

河川からの供給土砂の減少 B

潮流の低下、潮位差の減少、平均潮位の上昇 C 評価基準（前出）

B+：Bのうち，有明海での既往知見や他海域の事例から問題点の長期的な変動要因になる可能性が高いもの.

C ：問題点との経年的・直接的な相関関係が認められないもの，または有明海・八代海総合調査評価委員会での指摘により重要でないと考えられるもの.

ベントスの減少⁶⁾

魚類等の漁獲量（資源量）減少⁶⁾

赤潮の発生件数の増加・大規模化⁶⁾

透明度の上昇⁶⁾

アサリの減少⁵⁾

タイラギの減少⁵⁾

底質の泥化⁵⁾

底質中の有機物，硫化物の増加⁵⁾

B ：長期的データの不足または有明海・八代海総合調査評価委員会での指摘により，現時点では直接的な相関関係の有無が判断できないもの．

(9)

(2) 環境悪化の分布特性に関する既存の研究

夏季における貧酸素水塊の発生

赤潮の頻発底質の泥化、底質中の硫

化物・有機物増加

赤潮の頻発底質の泥化、底質中の硫化物・有機物

増加赤潮の増加

浮泥の堆積

底質の泥化

浮泥の堆積

図 1.4 既往知見による環境悪化の分布特性¹¹⁾

6

(10)

1.3 研究目的と研究課題の設定 (1) 研究目的

「

1.1

研究の背景」で述べたように，有明海では環境問題が深刻化している．環境問題は，「1.2 既存の研究」で述べたように，自然の物理・化学的環境，生態系，人為的行為が複雑に関連し合って顕在化しているが，これらの多種多様の要因間の関連性が科学的に把握されていないために，環境悪化の原因分析が不十分であるのが現状であり，科学的知見の蓄積が有明海研究の課題の一つとなっている．さらに原因分析に関わる科学的知見は，

有明海の再生策の根拠として不可欠である．

本研究は，有明海における生物生息環境の変遷と環境悪化要因の地域的な分布を調べるとともに，物理・化学・生物系の要因の関連性からの視点で環境悪化の原因分析の科学的知見を取得し，さらに再生策の策定の根拠となる生物生息環境の変動特性の把握とその評価方法の開発・検討を目的とした．

(2) 研究課題の設定

研究目的を踏まえ，

a)

～

d)

の研究課題を設定した．各研究課題の内容を以下に述べる．

a) 有明海における生物生息環境の変遷と地域特性の把握

本研究課題は，有明海のどこで，いつ頃，どんな環境悪化が始まったか，環境悪化の表れ方やその度合いは海域によってどのようにちがうかを，既往知見等によって把握することを研究目的とする．有明海の環境悪化は，既往知見

²⁾

によれば

1970

年代後半～

1980

年代から顕著になっているが，始まった年代についてはよく知られていない．そこで，調査データがほとんどない

1970

年代以前については，聞き取り調査によって環境の変遷と環境悪化の分布特性に関する情報を補完する．以上の既往知見と聞き取り調査結果から，環境悪化の分布特性による海域区分を検討する．

b)

，

c)

の研究課題では，環境悪化の要因の関連性を，対象とする要因による海域区分を単位として検討しており，環境悪化の分布特性による海域区分は，

b)

，

c)

の研究課題における海域区分の設定根拠の一つである．

b)水質環境の変動と赤潮発生の増大との関連性の検討

「

1.2

既存の研究」から，近年，有明海では，水温や透明度の上昇傾向，富栄養化の進行といった水質環境の変化，悪化が指摘され，また，赤潮は，有明海の全域で発生件数の増加，発生期間の長期化，発生範囲の広域化の傾向が顕著になっている．一般的に，水温，

透明度の上昇や富栄養化の進行は植物プランクトンの増殖に有利に作用することが知られているが

²⁾

，有明海における水質環境の変化，悪化と赤潮発生の増大との関連性を定量的に言及した知見がないのが現状である．赤潮は，

図 1.3

に示すように，二枚貝を初めとする底生生物の減少，底質環境の悪化，浮泥の形成，貧酸素水塊の形成等との間に直接的な因果関係が考えられることから，赤潮発生の増大は有明海の物質収支バランスの崩壊につながった要因，原因の一つである．

赤潮発生の増大に係わる要因の関連性の検討に必要な資料について，赤潮は，

1985

年以降，発生海域，発生期間，植物プランクトンの種類等の情報が，赤潮データベース

¹²⁾

として公表されている．また，水質環境は，水温，透明度を初め富栄養化項目の観測と分析が，上述の赤潮データベースの整備期間を通して有明海の全域で行われており，観測・

分析結果は浅海定線調査データ

¹³⁾

として公表されている．

以上，赤潮発生の増大は有明海の物質収支バランスの崩壊につながった要因の一つであ

ること，赤潮発生が有明海の全域で顕著化していること，及び収集データ

^12),13)

から水質

(11)

環境の変動と赤潮発生の増大との関連性の検討が可能であることから，本研究課題を設定した．

c)底質環境の悪化と底生生物分布との関連性の検討

底生生物は，有明海の主要な生態系の一つであり，植物プランクトンの死骸や海底の有機物の捕食者や分解者として重要な役割を果たしている．その減少は，

図 1.3

に示すように，海底への有機物の蓄積と腐敗により海底環境をさらに悪化させるとともに，浄化能力の低下による富栄養化を生じ，赤潮発生の増大の一因になると考えられる．

底生生物は，移動性に乏しく，寿命が比較的長い種が数多く存在し，底質環境の有機汚濁化，腐敗化といった負荷の度合いや底質の粒度組成に対する嗜好性によって，種の構成，

バイオマス量を変化させ，底質の物理，化学的特性を反映する良い生物指標である．

底質環境と底生生物分布との関連性を検討するにあたり，同一地点で同時に調査されている底質・底生生物データが必要であり，底質は泥化の指標（含泥率等），有機汚濁化の指標（強熱減量，

COD

等），腐敗化の指標（硫化物等）が調査されている必要がある．

以上，底生生物は有明海の主要な生態系の一つであり，干潟や海底の有機物の捕食者や分解者として重要な役割を果たしていること，底生生物の減少は有明海の物質収支のバランスが崩れた直接的な原因の一つと考えられること，底生生物の分布が底質環境特性によって変化すること，及び収集データ

14), 15), 16), 17),18),19),20),21)

から底質環境と底生生物分布との関連性の検討が可能であることから，本研究課題を設定した．

d)浮泥の分布特性及び浮泥と底生生物分布との関連性の検討

浮泥は，一般的に有機物を多く含み，保水能力が非常に高く，比重が小さく，海底に沈降するが圧密しがたい状態のものを言う．その化学的性状は，堆積泥に比べ，バクテリアによる分解を比較的受けていない状態であり，有機物の指標である強熱減量，

COD

及び分解・無機化によって生じる窒素，リンは高い濃度で存在する．

浮泥の形成過程については，有明海では，筑後川等の河川から細かい粘土粒子，栄養塩，

重金属，腐敗物質等が流入する．粘土粒子は淡水中では分散して懸濁しているが，海水中では塩類イオンと反応して凝集し，海水中の栄養塩，有機物，金属イオン等を吸着して綿毛状，繊維状の集合体（フロック）に成長し，浮泥が形成される．また，赤潮プランクトンの死骸，海洋微生物由来の有機物や腐敗物，養殖魚介類の排泄物は，浮泥の有機物を構成する．

浮泥が周囲の環境や生態系に与える直接的な影響については，停滞性の強い海域では，

浮泥の沈降・堆積により，底質の泥化を進めることが推察される．また，海域への栄養塩の溶出や溶存酸素の消費により，富栄養化や貧酸素状態の形成につながる可能性があり，

底生生物を初めとする水生生物の生理・生態に悪影響を及ぼすことが考えられる．浮泥は，

徐々に圧密が進行して堆積泥に移行し，底質中の有機物の増加につながる可能性が推察される．

以上のように，浮泥は水質及び底質環境の悪化，底生生物の減少に直接的に関連する要因であること，浮泥分布の実態に関する知見及び浮泥分布と底生生物分布との関連性に関する知見は知られていないこと，及び収集したデータ

²²⁾

から浮泥の分布実態及び浮泥分布と底生生物分布との関連性の検討が可能であることから，本研究課題を設定した．

8

(12)

1.4 本論文の構成

本論文は，有明海の環境問題のうち，有明海の全域で顕在化している赤潮発生の増大，

底質環境の悪化，底生生物の減少，浮泥の沈降・堆積について，これらの要因の関連性を既往の調査データにより検討した結果を述べたものであり，８章で構成されている．

第 1 章は，有明海の環境問題の現状，環境問題に対する既往知見の状況について述べる．

また，研究の背景と既往知見を踏まえた研究の目的及び設定した研究課題の内容について述べる．

第２章は，戦後(

1945

年)から現在に至る

60

年間の有明海の環境の変遷を，既往文献及び聞き取り調査に基づいて述べ，また，有明海の環境悪化の表れ方と度合いは海域によって異なることから，環境悪化要因の地域的分布について述べる．以上の検討過程により，

有明海の全域で顕在化し有明海の物質収支バランスの崩壊につながった要因を抽出している．

第３章は，本研究が既往の調査データに基づいて行われていることから，調査データの測定方法，分析方法や調査データの解析方法について述べている．

第４章は，第２章で抽出された有明海全域で顕在化している環境悪化要因のうち，赤潮発生の増大について，植物プランクトンの異常発生の要因と考えられる水温，透明度，富栄養化等の水質項目が，赤潮発生の増大前後でどのように変化したかを，海域毎に定量的に比較することによって検討している．

第５章は，湾口海域を除く有明海海域を対象に，第２章で抽出された有明海全域で顕在化している環境悪化要因のうち，底質の泥化及び底質環境の有機汚濁化，腐敗化と底生生物分布との関連性について検討している．まず，底質環境特性による海域区分を行い，各海域区分の底質環境特性に基づき各海域区分毎に細区分を設定している．次に，細区分毎に底生生物の主要

4

門種数（環形，節足，棘皮，軟体動物）等による生態学的特性を検討し，湾口海域を除く有明海海域における，底生生物生息環境の変動特性の把握とその評価を行っている．

第６章は，有明海の中で最も環境悪化が進んでいる湾奥海域を対象に，第２章で抽出された有明海全域で顕在化している環境悪化要因のうち，底質の泥化及び底質環境の有機汚濁化，腐敗化と底生生物分布との関連性について検討している．まず，底質環境特性による海域区分を行い，海域区分毎の堆積環境について述べている．次に，含泥率や底質の有機物量の指標，硫化物量の指標と底生生物の主要 4 門（環形，節足，軟体，棘皮動物）の種数・個体数との相関関係，底生生物の出現地点における底質環境特性の頻度分布，出現優占種や多様度指数と底質環境特性との関連性など，底生生物の生態学的特性を検討し，

湾奥海域における底生生物生息環境の変動特性の把握とその評価を行っている．

第７章は，浮泥がその物理，化学的性質及び輸送過程から，湾奥海域での底質環境の悪化や湾奥西側での顕著な泥の堆積に関し重要な要因と考えられることから，湾奥海域の浮泥分布について，筑後川からの懸濁物質量や赤潮発生による植物プランクトン沈殿量の経時変化との関連性，潮汐残差流の流向・流速分布との関連性，底生生物分布特性との関連性について検討した結果を述べている．

第８章は，各章で得られた結果，今後の課題と展望について述べている．

(13)

第１章参考文献

1)

環境省：有明海・八代海総合調査評価委員会報告書，

2006

．

2)

6)

環境省：第

21

23

回有明海・八代海総合調査評価委員会資料「赤潮発生状況と水質の推移

（有明海・八代海）」，

2006

10)

環境省：第

23

2008

．

20)

独立行政法人水産総合研究センター西海区水産研究所：有明海北部海域底質・マクロ

ベントス調査データ，

2003

．

21)

佐賀県有明水産振興センター：有明海湾奥部マクロベントス調査データ，

2000

．

22)

農林水産省九州農政局：平成

21

年度有明海底質環境調査報告書，2009．

10

(14)

第２章有明海における生物生息環境の変遷と地域特性の把握

2.1 緒言

近年，有明海では，生物生息場として重要な干潟や干潮域の縮小・消滅，海底の泥質化や浮泥の堆積，底質中の有機物・硫化物の増加，海水底層部の貧酸素化，赤潮の頻発など，

海域環境が悪化している．また，タイラギやアサリ等の二枚貝の減少，底生生物の減少など，生物生産力も低下している．近年における漁獲量の減少，赤潮の発生，水質の悪化は，

1970

年代後半～

1980

年代から顕著になっているが，海域環境の悪化は有明海全体で一様に進行しているのではなく，海域毎にその度合いや表れ方が異なっている．したがって，有明海の環境悪化及び生物生産力の低下を検討する際，環境悪化の変遷とその要因の地域的分布を把握する必要がある．

この章では，有明海の自然環境の現状，生物生息環境の変遷，及び環境悪化要因の地域的な分布を文献調査，聞き取り調査により把握するとともに，有明海の全域で顕在化し有明海の物質収支バランスの崩壊につながった環境悪化要因の抽出を研究の目的としている．

2.2 有明海の自然環境

有明海は，図 2.1 に示すように，福岡県，佐賀県，長崎県及び熊本県に囲まれ，九州西部に南から深く入り込んだ内湾である．胃袋型に湾曲した形状を持つこの湾は，湾軸の延長

96km

，平均幅

18km

，海域面積約

1700km²

の規模を持つが．平均水深は約

20m

にすぎない．流域は福岡・熊本・長崎・佐賀・大分の

5

県にまたがり，約

8,420km²

の河川流域が広がっており，このうち筑後川の流域面積が

35

％を占める．

流入河川は

112

河川あり，このうち

1

級河川は

8

河川で，主な流入河川は北部の六角川から時計回りに筑後川・矢部川・菊池川・白川・緑川で，いずれも東側に集中しており，

土砂供給は東側に片寄っている

¹⁾

．また，有明海では

1

潮汐間で海水交換が完全に行われず

（およそ

54

日），さらに基本的に潮汐残差流が反時計回りであるため，東岸沿いから湾奥にかけて物質が移動・堆積する傾向にある

¹⁾

．

以上のような特性から，有明海奥部や熊本沖では汽水性の海域が広範囲にわたって広がる特異な環境となっており，ムツゴロウ・ワラスボ・エツ・アリアケシラウオ等にみられる固有の生物相が育まれている．また，これらの干潟生物を餌とする渡り鳥の飛来地としても重要な場となっている

²⁾

有明海と，我が国の主な閉鎖性海域の概況を表 2.1 に示す．水域面積をみると，有明海

は

1,700km2

で陸奥湾と同程度の規模である．平均水深をみると，有明海は

20m

であり，そ

の他の海域がほとんど

30

～

45m

であることに比べ比較的浅い海域であることが分かる．

閉鎖度指数は，八代海に次いで高く

12.89

であり，その他の海域と比べ数倍以上を示して

いる．干潟面積は，有明海が東京湾の

10

倍以上の

18,840ha

を占めており，他の海域には見

られない広大な干潟が現存している．また，海域の容体積に対する河川からの流入水量の

割合に閉鎖度指数を乗じて，これを河川流入水負荷率と定義すると，有明海が

3.09

で，八

代海を除く他の内湾の数倍から数十倍となっており，河川からの流入負荷の影響を大きく

(15)

受けやすい海域であることがわかる

²⁾

．

以上より，有明海は他の閉鎖性海域に比べ，水深が浅く閉鎖度指数が高い海域であり，

干潟の占める面積が広い．また，他海域よりも流域からの河川流入水の影響が大きいことなどが特徴である．

① 塩田川沖海底水道

② 住之江沖海底水道

③ 筑後川沖西海底水道

④ 筑後川沖東海底水道

⑤ 野崎ノ州

⑥ 蜂ノ州

＜海底水道＞

＜海底砂州＞

矢部川筑

後川六角川

鹿島市

大牟田市佐賀県

塩田川

10 0

1 10 0

0 0 20 10 20

10

福岡県

熊本県菊池川

長崎県

荒尾市

島原市本明川

諫早市

白川

緑川 10

20

30 5

20 05

0

60 40 30 30

20 10

80 40 60

4050

10 10 0

0

0 10 50 100100 10120

5

10

40

10

水深(ｍ)

① ④

⑥

③

②

⑤

島原半島

10km

図 2.1 有明海の海底地形

12

(16)

表 2.1 日本の主な内湾（閉鎖性海域）の諸元²⁾

項目有明海八代海東京湾大阪湾伊勢湾陸奥湾瀬戸内海水域面積 (km²) 1,700 1,200 1,380 1,447 2,342 1,700 21,827

容体積 (km³) 34.0 22.3 62.1 44 39.4 64.6 882

平均水深 (m) 20.0 22.2 45 30 17 38 38

湾口幅 (km) 4.5 1.3 20.9 ― 34.7 14 130.3

閉鎖度指標^注¹⁾ 12.89 32.49 1.78 1.13

(瀬戸内海) 1.52 2.92 1.13

干潟面積 (ha) 18,840 4,082 1,733 78 2,901 ^― 1,171

藻場面積 (ha) 1,599 1,141 1,427 109 2,278 ^― 10,886 一級河川の流入水量

(10⁶m³/年) 8,153 3,784 6,368 9,474 22,743 一級河

川なし 44,000

流域面積 (km²)：a 8,420 3,409 7,597 5,766 16,191 2,500 67,223 (背後圏の流域面積) 流域内人口

(千人)：b 3,373 504 26,296 15,335 10,516 400

35,258 (背後圏の流域人口) 流域内人口密度

(千人/ km²)：a/b 2.0 0.4 19.1 10.6 4.5 0.24 1.61 河川水流入負荷率

（ ③ / ① ）× ② 3.09 5.51 0.18 0.24 0.88 ― 0.06

注1) 閉鎖度指標

√S×D1 W×D2

【湾口幅】

その海域の入口の最深部の水深：D2 その海域の最深部の水深：D1 その海域の内部の面積：S その海域の入口の幅：W

【湾口最大水深】

この数値が高いと、海水交換が悪く富栄養化のおそれがあることを示す．水質汚濁防止法では，この指標が1以上である海域等を排水規制対象としている

【湾内最大水深】

【面積】

(17)

2.3 生物生息環境の変遷

(1) 既往知見及び聞き取り調査の状況

有明海全域を対象とした水質環境は，

1970

年代以降，浅海定線データ

⁴⁾

や公共用水域水質測定データ

⁵⁾

などが蓄積されている．底質は，有明海全域を対象とした調査として，鎌田泰彦

⁶⁾

,木下泰正ほか

⁷⁾

,近藤寛ほか

⁸⁾

，秋元和實ほか

⁹⁾

などがある．有明海全域を対象とした底生生物調査としては，

1974

年の菊池泰二ほか

¹⁰⁾

などがあるが，その後，全域を対象とした調査が行われたのは，

2000

年以降である．海域別に見ると，有明海湾奥部，諌早湾および熊本沖では，

1980

年代以降，他の有明海域に比べ，科学的データが比較的蓄積されている．

以上のとおり，

1960

年代以前は，水質，底質，底生生物などの科学的データがほとんどない状態であり，また，

1970

年代以降であっても，データの測定密度や測定年月の間隔などの問題のため，生物生息環境や生物生息状況の変遷を把握する上で，データが不足している．このため，有明海沿岸漁業者を対象に，戦後から最近までの水質，底質，水産生物の変遷および潮流速の減少や流向の変化，干潟の泥化など，環境が変化した場所について聞き取りを行った．聞き取りは，

60

歳以上の複数の漁業者を対象とし，聞き取り内容の偏りを防ぐために，ノリ養殖や魚類漁業など，漁業種類別に聞き取り対象者を選んだ．

調査は，福岡県，佐賀県，長崎県は，

2005

年

9

月～

2006

年

3

月に行っている．熊本県沿岸の漁業者及び沿岸住民への聞き取りは，熊本県

¹¹⁾

により

2005

年に行われたものである．

なお，福岡県，佐賀県，長崎県の聞き取り調査は，園田

¹²⁾

らが，平成

17

年度文部科学省科学技術振興調整費重要課題解決型研究「有明海生物生息環境の俯瞰型再生と実証試験」

（熊本大学研究者代表滝川清）におけるサブテーマ「生物生息環境の歴史的変動特性」

の中で行ったものである．

(2) 既往文献による海域環境の変遷 a) 干潟

近年における有明海の海域環境の変遷をみると，

1955

年から

1980

年で

3,209ha

（

1,284 ha /10

年）と干拓速度が急増しており，

1997

年には諫早干拓事業により

3,550ha

の海域が失わ

れ，

1,550ha

の干潟が消失している．また，有明海の干拓事業や防災事業等により海岸線の

人工化が進み，海岸線の総延長

514km

のうち自然海岸の延長は約

89Km

（17.2％）に減少しており，人工海岸の占める割合が

55.4

％と全国平均

33

％に比べても高い．干拓及び海岸線の人工化に伴う干潟の消失は浄化能力の低下を生じ，

1970

年代からの富栄養化に関与した可能性が指摘されている

¹³⁾

．

b) 底質

図 2.2

の，秋元ら

⁹⁾

による有明海の底質分布から，湾奥部，諫早湾び湾央東部の底質は主にシルト及び砂質シルトであって含泥率が高く，湾央西部から湾口部にかけては砂質及び礫質であり含泥率は低い．また，図 2.3 の底質の中央粒径値の変化

¹³⁾

から，1957 年，1997 年，2001 年を比較すると，湾奥西部で底質の泥化傾向が認められる．

14

(18)

図 2.2 有明海の底質分布⁹⁾

図 2.3 有明海の底質分布（中央粒径(Mdφ)）の変化¹³⁾

(19)

b) 水質

表 2.2

は，浅海定線調査の水質データを分析した文献及び公共用水域水質測定の経年的傾向を示している．なお，浅海定線調査は沖合に広範な測点を有するが，公共用水域水質測定は測点が沿岸域に限られることから，両者の経年的傾向は一致しない．浅海定線調査の水質データによれば，水温は冬季に上昇傾向，COD が湾奥西部で上昇傾向，透明度は多くの海域で上昇傾向がみられた．

表 2.2 有明海における水質の変動傾向¹³⁾

浅海定線調査を分析した文献等の概要公共用水域水質測定

水温冬季の水温に上昇傾向が認められる．福岡県,熊本県の一部測点で有意に上昇,他の測点では一定の傾向は認められない．

塩分一定の傾向は認められず．湾奥西部（佐賀県）の測点で有意に増加,他の測点では一定の傾向は認められず.

COD^注）（湾奥西部）佐賀県海域で増加傾向．測点により増減の傾向が異なり一定の傾向は認められず．

T-N

（DIN）

DIN（溶存性無機態窒素）に一定の傾向は認められず．

T-N（全窒素）は湾口部と島原沖（長崎県）で有意に増加,他の測点は概ね減少．

T-P

（DIP）

DIP（溶存性無機態リン）に一定の傾向は認められず．

T-P（全リン）は福岡、熊本の一部で有意に減少.他の測点では一定の傾向は認められず．

SS

透明度は多くの海域で上昇傾向.なお,湾央東部（熊本市沖）や湾奥西部の一部の海域において上昇が顕著との報告あり．

SS （懸濁物質）は全測点で有意に減少，透明度（長崎県，熊本県）は一定の傾向は認められず．

注）COD の測定方法は、定点により測定法（酸性法、アルカリ法）が異なる

c) 赤潮

赤潮の年間発生件数は福岡県と佐賀県では横ばいであり，湾央～湾口海域長崎県と熊本県では増加傾向である。年間発生期間は各県とも増加傾向である．

1

件当たりの日数は福岡県、佐賀県では増加傾向である．また，赤潮生物別にみると年間発生件数，年間発生期間，

1

件あたりの日数について，珪藻，渦鞭毛藻及びラフィド藻のいずれも増加傾向である．

図 2.4 有明海における赤潮の発生状況¹³⁾

図 2.5 有明海における赤潮生物別の発生状況¹³⁾

16

(20)

d) 汚濁負荷

図 2.6

に示すように，有明海の流入負荷については，

BOD

，

COD

，

T-N

及び

T-P

は昭和

50

年代に高い傾向にあったが，その後は減少傾向にある．排出負荷量は昭和

50

年代に高い傾向がみられたが、その後，

BOD

と

COD

は生活系と産業系，

T-N

と

T-P

は産業系の減少に伴い，減少傾向にある．

陸域からの流入負荷量に加え，降雨，ノリ養殖，魚類養殖及び底質からの溶出を含めた海域への汚濁負荷量については，陸域からの流入負荷量とほぼ同じ傾向にあり，昭和

50

年代に高く，その後は減少傾向にある．

以上のように，有明海においては，図 2.6 の陸域からの流入負荷量に，海域への排出負荷量を加えた汚濁負荷量は，近年減少傾向にある．

0 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000 140,000 160,000

1965 1967 1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001

COD(t/年）

その他の流域菊池川白川緑川本明川塩田川六角川嘉瀬川矢部川筑後川

0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000

1965 1967 1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001

T-P(t/年）

その他の流域菊池川白川緑川本明川塩田川六角川嘉瀬川矢部川筑後川 0

10,000 20,000 30,000 40,000 50,000

1965 1967 1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001

T-N(t/年）

その他の流域菊池川白川緑川本明川塩田川六角川嘉瀬川矢部川筑後川 0

10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000 80,000

1965 1967 1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001

BOD(t/年）

その他の流域菊池川白川緑川本明川塩田川六角川嘉瀬川矢部川筑後川

図 2.6 有明海の流入負荷量（BOD，COD，T-N，T-P）の推移¹³⁾

(21)

e) 水産資源（アサリ）

アサリは熊本沿岸で

1977

年に

65,000

トンの漁獲を記録したが，その後減少し，

1990

年半ばから

2000

トン前後で推移してきた．最近は回復傾向にあり，

2003

年の漁獲量は

7000

トンとなった．

1980

年代と

2000

年代の漁場を比較すると、漁場が岸に寄り、熊本県荒尾地先などで漁場が縮小した．熊本県の主要漁場（荒尾地先・菊池川河口域・白川河口域・緑川河口域）全体で漁獲量が減少しているが，特に緑川河口域の減少が顕著である．アサリ資源の減少要因は，過剰な漁獲圧，底質環境の変化，ナルトビエイによる食害，有害赤潮が考えられる．

f) 漁業資源（サルボウ）

漁場は佐賀県西部、中部海域の養殖場及び矢部川河口域である．佐賀県沿岸においては、

1970

年代初頭に約

14,000

トンの漁獲量があったが、その後、斃死が発生して漁獲量が激減した。斃死は

1985

年を境に収束し、佐賀県での生産量は

10,000

トン台に回復したが、近年やや減少傾向にあり、変動幅も大きい．近年のサルボウの漁獲量の変動要因としては，シャットネラ赤潮、貧酸素水塊、ナルトビエイの食害が指摘されている．

g) 漁業資源（アゲマキ）

佐賀県沿岸において、

1909

年に漁獲量

14,000

トン台を記録したが、

1920

年後半以降は

1000

トン未満に減少した。近年の漁獲量は、1988 年の

800

トンをピークに激減し

1992

年以降ほとんど漁獲がない．漁場は

1980

年代には佐賀県西部海域から、筑後川・矢部川・白川河口域にあり，八代海にも生息していた．

図 2.7 有明海のアサリ漁獲量の推移¹³⁾ 図 2.8 有明海のアサリ漁場の推移¹³⁾

18

(22)

h) 漁業資源（タイラギ）

タイラギの漁獲は数年おきにピークが生じたが，長崎県では

1990

年代から，佐賀県・福岡県では

2000

年頃からピークがなくなり，殆ど漁獲されなくなった．主要漁場である有明海北部海域（佐賀県・福岡県海域）において，中・西部の漁場が消失するとともに，残された北東部の漁場では

2000

年以降に成貝の大量斃死の発生が確認された．また，近年ナルトビエイ等による食害がみられる．、有明海北部海域のタイラギ資源の長期的な減少は，底質環境の悪化（泥化の進行、有機物・硫化物の増加、貧酸素化）によってタイラギの着底期以降の生息場が縮小したことが主な要因と考えられる．その他の要因としては，漁獲圧，

ナルトビエイ等の食害，ウィルス，化学物質が想定されるが，現在のところ，情報不足により判断ができないとされている．

i) 漁業資源（ノリ養殖）

ノリ養殖は，干潟域を中心に盛んに行われてきたが，その作付け面積は，昭和

38

（

1963

）年を境に急激に増加した．このことは，この時期を境にノリ成長の為の栄養塩類の十分な供給が持続している事を意味する．と同時に，広大な面積へのノリ網の設置は湾奥部での流速が弱まり海水が停留しやすくなるなど，潮流や浮泥輸送への影響が指摘されている

²⁾

．

j) 潮流

有明海の潮流に全体的な影響を及ぼす要因としては，

1)

干拓・埋立等による海面の減少，

2)

東シナ海全体の平均水位の上昇に伴う有明海湾内の平均水位の上昇，

3)

外海の潮汐振幅の減少があげられる．環境省

¹³⁾

によると，近年の有明海では，干拓，埋立等による有明海の海表面積の減少，有明海の潮位差の減少等が，流体力学の基本原理である連続条件（体積保存則）を満足するため，平均的にみれば潮流流速は減少する．例えば，諫早湾は締切により海面積が約

33%

減少するので，諫早湾の湾口断面において入退潮量が

1

潮汐で

33%

程度（平均流速として約

6.3cm/s

）減少すると概算されている．また，有明－長洲ライン

図 2.9 有明海のタイラギ漁獲量の推移¹³⁾

図 2.10 有明海のタイラギ漁場¹³⁾

有明海海域における⽔質・底質と 底⽣⽣物の分布特性